MANUTENÇÃO PREVENTIVA: APLICAÇÃO DE UM PLANO DE …

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
MANUTENÇÃO PREVENTIVA: APLICAÇÃO DE UM PLANO DE MANUTENÇÃO PARA O REDUTOR DO
YAW DE UM AEROGERADOR
GIOVANNI HERBERT DE ARAÚJO NATAL- RN, 2021
GIOVANNI HERBERT DE ARAÚJO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao curso de Engenharia Mecânica da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como parte dos requisitos para a obtenção do título de Engenheiro Mecânico, orientado pelo Prof. Mestre Igor Lopes de Andrade.
NATAL - RN 2021
GIOVANNI HERBERT DE ARAÚJO
Prof. Me. Igor Lopes de Andrade ___________________________
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Orientador
Prof. Dr. Evans Paiva da Costa Ferreira ___________________________
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Avaliador Interno
Prof. Dr. Kleiber Lima de Bessa ___________________________
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Avaliador Interno
NATAL, 23 de julho de 2021.
i
Dedicatória
Dedico este trabalho aos meus pais, meu irmão, minha esposa, meus
familiares e amigos.
ii
Agradecimentos
Primeiramente, gostaria de agradecer a Deus por ter me dado força, saúde e
determinação para não me deixar desistir diante dos obstáculos encontrados durante
toda essa jornada.
A meu pai, minha mãe e meu irmão que me deram base, foram meu apoio,
incentivo e minha inspiração para que eu concluísse mais um ciclo na minha vida.
A minha esposa pela compreensão, paciência e amparo me dado nos
momentos de fraquezas e aflições.
A todos os meus familiares e amigos que sempre torceram por mim e
compreenderam minha ausência nos encontros perdidos.
A esta universidade, seu corpo docente, direção e administração que
oportunizaram a janela que hoje vislumbro um horizonte superior.
A meu orientador Igor Lopes, pelo suporte no pouco tempo que lhe coube, pelas
suas orientações, correções e incentivos para concluir minha graduação.
iii
ARAÚJO, Giovanni Herbert de. Manutenção preventiva: aplicação de um plano de
manutenção para o redutor do yaw de um aerogerador. 2021. 46 p. Trabalho de
Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Rio
Grande do Norte, Natal-RN, 2021.
Resumo
A presente pesquisa objetiva a criação e a implementação de um plano de
manutenção no redutor do yaw de um aerogerador. No contexto apresentado a manutenção
aparece como função estratégica para solucionar e prevenir falhas aumentando a
disponibilidade e confiabilidade do aerogerador. Para isso, realizou-se um estudo de caso em
um parque eólico no Estado do Rio Grande do Norte. Trata-se de uma pesquisa descritiva de
natureza quantitativa. São descritas características dos aerogeradores e como foi realizado o
plano de manutenção. Ao final, foi possível concluir através das últimas coletas de óleo que o
plano de manutenção apresentou eficácia, pois foi constatado que o redutor do yaw não
apresentou nenhuma falha, certificando-o do êxito após a sua implementação.
Palavras-chave: manutenção; aerogerador; lubrificação.
ARAÚJO, Giovanni Herbert de. Preventive Maintenance: application of a maintenance
plan for the yaw reducer of a wind turbine. 2021. 46 p. Conclusion work project (Graduate
in Mechanical Engineering) - Federal University of Rio Grande do Norte, Natal-RN, 2021.
Abstract
The present work aims to create and implement a maintenance plan for the yaw
reducer of a wind turbine. In the presented context, maintenance appears as a strategic
function to solve and prevent failures, increasing the availability and reliability of the wind
turbine. For this, a case study was carried out in a wind farm in the state of Rio Grande do
Norte. This is descriptive research of a quantitative nature. Characteristics of the wind turbines
and how the maintenance plan were carried out are described. In the end, it was possible to
conclude, through the last oil collections, that the maintenance plan was effective, as it was
found that the yaw reducer did not present any failures, certifying its success after its
implementation.
2.3.1 Práticas recomendadas pelo Manual do Aerogerador e pelos
Técnicos da Manutenção de um Parque Eólico no RN 18
3 Metodologia 23
4.1 Aplicação do plano de manutenção 29
5 Considerações Finais 36
1 Introdução
A manutenção é uma atividade que tem como objetivo intervir nos
equipamentos, a fim de reparar e manter a máquina como um padrão determinado
pela empresa, para desempenhar a função designada. Em todo o campo industrial,
onde existir máquina, existirá algum tipo de manutenção (TELES, 2019). No decorrer
da pesquisa, a manutenção será mostrada como função estratégica,
desconsiderando-se a visão de que manutenção existe apenas como uma forma de
reparo.
Para muitas empresas de pequeno e médio porte, a manutenção é vista como
forma de gastos, porém a realidade é bem diferente do que o interpretado por essas
companhias. A manutenção estratégica tem um papel importantíssimo até mesmo na
redução dos gastos da empresa. Esses gastos são evitados através da diminuição do
lucro cessante (parada de produção da máquina ocasionada pela falha), aumento da
vida útil do equipamento, aumento na produção, aumento na segurança do ambiente
e das pessoas, redução da demanda de serviços nos equipamentos entre outros
(TELES, 2019).
Uma falta de manutenção resulta na diminuição da disponibilidade e
confiabilidade, um aumento do lucro cessante, muitas vezes sendo necessário passar
dias esperando peças com a produção toda parada, ocasionando um grande prejuízo
financeiro. Outro fator resultante é a diminuição da vida útil do equipamento (TELES,
2019).
A lubrificação industrial é uma forma de manutenção bastante comum.
Equipamentos mal lubrificados têm uma diminuição significativa em sua vida útil, pois
eleva-se a quantidade de vibrações e oxidações, há um aumento do atrito, o que
consequentemente aumenta os desgastes elevando as temperaturas das peças em
contato (CABRAL, 2015). Tal procedimento é fundamental para a manutenção em
aerogeradores, uma vez que as turbinas eólicas são dotadas de diversas partes
mecânicas que necessitam de lubrificação.
Para cada parque eólico é contratado uma empresa que faça a manutenção
dos aerogeradores garantindo uma disponibilidade de 97% das turbinas em
funcionamento. Caso não garanta essa disponibilidade está sujeito a multa (SILVA,
2
2016). Então sabendo desta informação é de extrema importância garantir a
disponibilidade e confiabilidade dos aerogeradores. Para que se tenha esta garantia,
é necessária uma manutenção estratégica bem-feita, evitando-se ao máximo a não-
intervenção na turbina eólica.
Uma manutenção mal realizada no aerogerador ocasiona prejuízos ao parque
e a empresa terceirizada que é responsável pela manutenção, tendo em vista que vai
reduzir a disponibilidade das turbinas em funcionamento. Estes prejuízos também se
dão pelo fato de as peças terem valores elevados, por conta de suas dimensões,
tecnologia envolvida e lucro cessante (TRAJANO, 2017).
O plano foi direcionado para o redutor do yaw devido ao fato de este ativo
usualmente apresentar quebras. Falhas estas que podem impactar decisivamente o
funcionamento do aerogerador, causando prejuízos com paradas e consequente lucro
cessante, além de este ser um componente robusto e dispendioso. É nesse contexto
que emerge a necessidade de se estruturar o plano de manutenção aqui proposto.
Assim, o primeiro capítulo do desenvolvimento sintetiza uma revisão
bibliográfica que está dividida em quatro partes. Manutenção industrial, lubrificação,
aerogerador e manutenção de aerogeradores. O segundo capítulo do
desenvolvimento aplica um plano de manutenção para o redutor do yaw de um
aerogerador.
1.1 Objetivos
Desse modo, o objetivo principal da presente pesquisa é executar um plano de
manutenção para o redutor do yaw de um aerogerador. Os objetivos específicos da
pesquisa irão explanar sobre os componentes de um aerogerador, além de apresentar
como se realiza parte da manutenção de um aerogerador. A iniciativa é de grande
valia tanto para a equipe de planejamento e controle da manutenção (PCM) e para
empresas terceirizadas que fazem manutenção nos aerogeradores quanto para
técnicos iniciantes, uma vez que envolve conhecimento de alguns procedimentos
específicos feitos nas turbinas eólicas.
3
2 Revisão bibliográfica
2.1 Manutenção industrial
A manutenção industrial é uma atividade que pode maximizar os lucros quando
aplicada e gerenciada de forma correta. Esta atividade tem como foco dar uma
assistência técnica necessária para corrigir, monitorar e prevenir falhas em
equipamentos (ALMEIDA, 2014). É uma atividade de intervenção da manutenção nos
equipamentos para manter a integridade física dos processos industriais, a fim de
garantir e restabelecer as condições funcionais dentro dos padrões prescritos
(KARDEC; NASCIF, 2019).
De acordo com Xenos (2017), deficiências na manutenção podem prejudicar
uma empresa de diversas formas. Segundo o autor, equipamentos que perdem o
desempenho têm paradas na produção. A fabricação de produtos de má qualidade
prejudica o meio-ambiente e impacta negativamente na produtividade, isto se torna
mais crítico quando a empresa necessita dos equipamentos para a produção. Assim,
a baixa qualidade e o declínio na produtividade acabam afetando de forma negativa a
longevidade da empresa. Com a melhoria do gerenciamento, a manutenção entra
como um papel estratégico no aumento da produtividade e nos ganhos potenciais da
produção.
De acordo com Teles (2019) a manutenção tem papel estratégico quando é
voltada para os resultados empresariais da organização e deixa de ser eficiente para
se tornar eficaz. Para que isto aconteça não basta reparar, há de se garantir a
disponibilidade do equipamento para produção e reduzir a probabilidade de parada
evitando o lucro cessante (momento que a empresa deixou de “lucrar” por conta da
parada do equipamento). Quando a manutenção entra com sua força na estratégia
das empresas os ganhos se tornam nítidos, as vantagens são: aumento da
disponibilidade; aumento do faturamento e do lucro; aumento da segurança pessoal e
das instalações; redução da demanda de serviços; otimização de custos; redução de
lucro cessante; preservação ambiental. Enfim, “manutenção existe para que não haja
manutenção” (KARDEC; NASCIF, 2019, p. 11). Tendo como base o pensamento de
Kardec e Teles, entende-se que atuar apenas em falhas e panes com manutenção
corretiva não planejada é um excelente negócio apenas para empresas que vivem de
4
assistências técnicas, há de se tratar a manutenção como função estratégica e não
no conserto de equipamentos.
A manutenção é algo que apresenta muita repulsão para algumas empresas,
pois normalmente quando uma empresa está executando algum reparo em um
equipamento que apresentou alguma falha é normal colocar uma placa com a
expressão “em manutenção”, isto pode ser um dos fatores pelos quais muitas vezes
as pessoas e pequenas empresas interpretam a manutenção como sendo apenas
algo para recolocar em funcionamento, um gasto (XENOS, 2017).
De acordo com a NBR-5462 (1994) existem três principais tipos de
manutenção. São a manutenção corretiva, a manutenção preventiva e a manutenção
preditiva. Por outro lado, os autores Kardec e Nascif (2019) adotam seis tipos ou
estratégias da manutenção que consegue abordar desde a restauração emergencial
até a melhoria. São elas: Manutenção corretiva não planejada, manutenção
preventiva, manutenção preditiva, manutenção detectiva, manutenção corretiva
planejada e engenharia de manutenção.
No que tange à manutenção corretiva, a NBR-5462 (1994) assinala que este
tipo de manutenção é efetuado após acontecer uma pane ou uma falha que tem como
finalidade recolocar um item em condições de desempenhar uma função requerida.
Normalmente após acontecer a pane, ou seja, a parada da máquina, uma equipe é
destinada para restabelecer o mais rápido possível o funcionamento do equipamento.
O problema é que nem sempre é possível colocar em funcionamento o equipamento
para exercer sua função destinada em pouco tempo. Esta espera depende de
algumas variáveis que deixam a manutenção corretiva como a mais cara de todas.
Algumas dessas variáveis são: lucro cessante, atraso na produção, perda de cliente,
compra de peças sem a negociação do valor, mantenedor trabalhando sobre pressão
podendo aumentar as chances de acidente (ALMEIDA, 2014).
Quando se trata a manutenção como função estratégica, todos os tipos são
válidos, basta saber quando utilizar e em quais equipamentos. A corretiva
normalmente entra como estratégia de utilização em equipamentos com baixo valor,
não compromete o meio ambiente nem a segurança das pessoas e não prejudica o
processo de produção (TELES, 2019).
5
Quanto à manutenção corretiva não programada, também conhecida como
manutenção emergencial, Teles (2019) explica que esta é ocasionada por uma pane,
ou seja, uma falha funcional onde o equipamento precisa ser reparado com urgência
devido ao lucro cessante. Essa manutenção também é causada por outros problemas,
por exemplo, alguém se acidentou ou existe risco iminente para acontecer um
acidente; há algum problema que agrida o meio-ambiente ou está na iminência disto
acontecer e, ainda, existe algum problema que está comprometendo a qualidade do
produto. Por outro lado, Kardec e Nascif (2019) definem manutenção corretiva não
planejada como sendo apenas a correção da falha de maneira aleatória.
A manutenção corretiva programada, por sua vez, tem como objetivo evitar que
a falha potencial evolua para uma falha funcional. Caso o equipamento não coloque
em risco a segurança das pessoas, o meio-ambiente e não comprometa a qualidade,
esta manutenção pode ser programada para o momento mais conveniente à empresa
(TELES, 2019). Quando é possível programar se torna mais seguro, mais barato e
apresenta um período mais curto de lucro cessante. Kardec e Nascif (2019, p.58)
definem manutenção corretiva planejada como: “a ação de correção do desempenho
menor do que o esperado baseado no acompanhamento dos parâmetros de condição
e diagnóstico levados a efeito pela preditiva, detectiva ou inspeção”.
Com base em acontecimentos passados de manutenção corretivas e se
baseando no fabricante das peças é possível ter uma noção do desgaste e vida útil
dos equipamentos. Assim, a manutenção preventiva consegue ter uma margem para
programar e realizar uma manutenção antes que a falha aconteça. De acordo com a
NBR-5462 (1994) este tipo de manutenção tenta reduzir a probabilidade da falha,
atuando em intervalos predeterminados e critérios específicos. Para Teles (2019)
esses intervalos predeterminados (tempo, horas de funcionamento, produtividade)
são gatilhos que irão determinar quando um equipamento necessita passar por uma
manutenção. Almeida (2014) cita alguns pontos positivos após a instalação desse tipo
de manutenção:
Planejamento na manutenção evita a ociosidade, prever a quantidade de
mecânicos envolvidos e criar ritmos de trabalho evitando excesso ou falta
de mão de obra.
6
Planejamento na compra de peças e insumos que irão ser utilizados nas
manutenções, evita também o excesso ou escassez de material no
almoxarifado reduzindo o tempo de espera para realização da manutenção
preventiva.
mais eficaz.
Aumento da satisfação do cliente por cumprimento de prazos e qualidade
no sistema produtivo.
Melhora na gestão ambiental atuando na prevenção de vazamentos de
fluídos lubrificantes ou de cortes, excesso de emissão de gases e controle
de cavacos de usinagem.
Por outro lado, Kardec e Nascif (2019) destacam pontos negativos na utilização
deste tipo de manutenção, dentre os quais: parada para retirar o equipamento para
execução dos serviços programados e introdução de defeitos que não existiam após
a execução da manutenção, tais quais, falha humana, contaminação no sistema de
óleo, danos no equipamento e falhas dos procedimentos de manutenção.
Por último, a manutenção preditiva é feita sob uma condição ou com base no
estado do equipamento. Através de coletas de dados ao longo do tempo é possível
predizer quando se deve atuar no equipamento. Essas coletas de dados são gatilhos
que verificam e analisam a falha já existente e decidem o momento mais oportuno
para fazer a manutenção. De acordo com Teles (2019) a coleta de dados pode ser
feita por meio de medições em campo como temperatura, vibração, inspeção
sensitiva, análise físico-química de óleos, ultrassom e termografia.
Para Kardec e Nascif (2019), a manutenção preditiva foi a primeira grande
quebra de paradigma. Segundo os autores, quanto mais a tecnologia desenvolve
equipamentos para o monitoramento que permite uma avaliação confiável dos
sistemas e máquinas em uso, mais haverá gatilhos para predizer quando deve-se
passar por manutenção. Para os autores esse tipo de manutenção privilegia a
disponibilidade, pois não necessita da parada do equipamento enquanto é realizada,
ou seja, o equipamento continua produzindo.
7
Para Teles (2019) são definidos alguns pontos como os principais objetivos da
manutenção preditiva:
Determinar com antecedência a necessidade de serviços de manutenção
em uma peça específica de uma máquina ou equipamento com o máximo
de aproveitamento antes da falha funcional;
Eliminar desmontagens desnecessárias para inspeção através de coleta de
dados com instrumentos específicos;
falha através de coleta de dados;
Reduzir as intervenções corretivas;
Impedir que os defeitos se espalhem para outras partes da máquina;
Aproveitar o máximo possível a vida útil dos componentes;
Aumentar o nível de confiabilidade das máquinas e equipamentos e
aumentar a qualidade dos produtos da empresa.
Para a facilitação na hora da aplicação das manutenções é imprescindível
conhecer a manutenibilidade, termo que remete à facilidade de fazer manutenção em
um equipamento. De acordo com a NBR 5462 (1994, p.3) manutenibilidade ou
mantenabilidade “é a capacidade de um item ser mantido ou recolocado em condições
de executar suas funções requeridas, sob condições de uso especificadas, quando a
manutenção é executada sob condições determinadas mediante procedimentos e
meios prescritos”.
A competitividade de uma empresa perpassa pela melhoria contínua de
controle dos custos da manutenção e pela realização de investimentos assertivos que
logrem bons rendimentos. Para tanto, faz-se necessário o conhecimento de alguns
indicadores de manutenção, lembrando que quanto menos, mais fácil o controle
(TELES, 2019). Um indicador é um parâmetro quantitativo que permite reconhecer
como está a performance de um ativo ou setor, quando comparado com alguns
benchmarkings (TELES, 2019).
8
Um dos indicadores mais utilizados é o MTBF, sigla em inglês para Mean Time
Between Failures(Tempo Médio entre Falhas). Através deste indicador é possível
saber uma média de tempo que é realizado a quebra do componente. Este indicador
serve para medir o tempo médio entre uma falha e outra, ou seja, é um cálculo da
divisão de horas disponíveis do equipamento em bom funcionamento na operação
pelo número de paradas realizadas no mesmo período. Este indicador é
acompanhado mensalmente de forma individual de cada equipamento da produção.
= ó
ú çã (

) (1)
O MTTR é um indicador bastante utilizado com uma sigla em inglês para Mean
Time to Repair (Tempo Médio para Reparo). Este indicador, diferentemente do MTBF,
é aplicado de forma global e pode ser utilizado em qualquer equipamento reparável.
Quanto menor o tempo de reparo, melhor, pois diminui-se o tempo do equipamento
parado na linha de produção. É calculado através do número de horas que o
equipamento ficou sem produzir dividido pelo número de intervenções realizadas no
período.
ú çõ (
) (2)
A disponibilidade é um indicador e refere-se à probabilidade de o equipamento
continuar disponível operando em sua total capacidade por um determinado período
de tempo. Este é um dos indicadores mais importantes para o planejamento e controle
da manutenção, pois é a partir dele que conseguem ser definidas as estratégias e
identificar qual o equipamento deve se priorizar dentro do setor de produção (TELES,
2019).
+ × 100 (3)
A confiabilidade também é um indicador que, de acordo com a NBR 5462
(1994), é a probabilidade de um equipamento desempenhar uma função especificada
durante um dado intervalo de tempo. Após a realização do cálculo da confiabilidade
teremos um valor entre 0 e 1. Quanto mais próximo de 0, mais aumenta a
probabilidade de falha do equipamento dentro do dado período de tempo e quanto
9
mais próximo de 1, o item se torna mais confiável, desempenhando sua função sem
apresentar falhas (TELES, 2019).
() = − (4)
R = Confiabilidade (Reliability).
t = Período de tempo no qual se deseja projetar a confiabilidade (horas).
e = Base dos algaritmos neperiano.
- λ = Taxa de falhas negativa.
2.2 Aerogerador
A corrida tecnológica por fontes energéticas com baixo teor de poluição e que
apresentam o mínimo impacto ambiental, também conhecidas como energias limpas
e renováveis, é uma realidade diante da crescente preocupação com a preservação
do meio-ambiente. Ao tratar da energia eólica, diversas empresas tentam assumir a
frente do mercado desenvolvendo cada vez mais aerogeradores que tenham uma alta
capacidade de produção de energia. A energia eólica é a energia gerada através da
força do vento, ou seja, energia cinética convertida em energia elétrica por meio de
aerogeradores. De acordo com Silva (2017), a energia eólica tem início a partir da
energia solar, pois a energia cinética para mover as pás que estão ligados ao rotor do
aerogerador é formada pelo aquecimento diferenciado das camadas de ar na
superfície da Terra.
Os aerogeradores, também conhecidos como turbina eólica, apresentam dois
tipos de turbinas: turbina de eixo horizontal, que gira em torno do rotor, e turbina de
eixo vertical, que rotaciona em volta do próprio eixo. Esse trabalho terá como foco
turbinas de eixos horizontais, que é o tipo mais utilizado em aerogeradores eólicos.
Segundo Cabral (2015), dois processos devem ocorrer para conversão, o primeiro é
o rotor que extrai energia cinética do vento e a converte em conjugado mecânico e o
segundo é o gerador que converte o conjugado mecânico em eletricidade.
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A seguir estão descritos os principais componentes do aerogerador, na figura
3, permitindo-se uma melhor compreensão de como é feita a conversão da energia
cinética do vento em energia elétrica.
Figura 3: Componentes de uma turbina eólica
Fonte: <http://docente.ifrn.edu.br/dennysalves/tccs/Ana%20Beatriz> Acesso
em:01/07/2021.
Torre de sustentação é uma estrutura que tem como objetivo sustentar e ajudar
no posicionamento da nacele, normalmente encontrada na forma de concreto ou aço.
As torres de sustentação em concreto costumam ser mais procuradas pelas
empresas, pois apresentam uma menor temperatura interna e necessitam de menos
manutenções. Internamente elas apresentam dois tipos de acesso: elevador e escada.
A sua estrutura se dá por tramos, que são pequenas partes constituintes, feitas de
concreto ou aço, que facilitam a logística. O Sistema de controle faz parte do
aerogerador, encontrando-se na base deste e é responsável por controlar toda a
turbina. É lá onde encontram-se os dados vindos dos sensores de velocidade e
temperatura de alguns componentes, falha de sistema de freio, comando de parada e
partida entre outros (SPINO, 2019).O rotor, também conhecido como main bearing,
está ligado ao hub (cubo que segura as pás) e é o responsável por transmitir a energia
cinética do vento para o eixo principal que fica acoplado ao gerador. Já as pás ou
blades são responsáveis por captar a massa do vento e transmitir o movimento para
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o rotor. As pás ficam acopladas no hub, jargão dado à carcaça feita de fibra de vidro
que se localiza em frente às pás. Normalmente as pás são feitas com resina epóxi,
poliéster e reforçado com fibra (SPINO, 2019).
Outro sistema existente na turbina é o pitch, o qual é alimentado por corrente
alternada (AC) e corrente contínua (DC). Além de ser responsável por controlar a
resposta aerodinâmica ajustando a angulação das pás, posicionando em modo de
ataque ou defesa1, possibilitando a rotação das pás em torno do seu próprio eixo. Isto
permite que se regule a velocidade que o rotor gira, a depender da energia cinética
do vento (SPINO, 2019).
A nacele é a caixa que fica na parte superior da torre e serve com proteção dos
componentes internos contra as condições adversas do tempo, construída em aço
com carenagem em aço. É nela que encontramos a caixa de engrenagem, gerador,
transformador, dentre outros (SILVA, 2017).
O sistema de yaw é o responsável pela direção e orientação da nacele,
posicionando no sentido do fluxo de vento. Este sistema possui alguns motores que
rotacionam em um eixo vertical com objetivo de apontar sua face para a direção do
vento (GONTIJO, 2016). O sistema de yaw conta com quatro motoredutores para fazer
a rotação da nacele e do sistema hidráulico.
O sistema hidráulico, por sua vez, é o responsável por frear o rotor conhecido
como freio de estacionamento (parking brake) e também o freio do yaw (yaw brake).
Quando é necessário adentrar em algumas partes da máquina, usa-se o parking brake
para frear o rotor por meio de um pino (rotor lock) que faz o travamento e mantém o
sistema hidráulico acionado. Esse sistema ainda conta com pistões, pinças ativas e
passivas. Para a frenagem, o óleo é liberado pela eletroválvula e passa pelo sistema
hidráulico sob alta pressão, entrando fluído nas pinças que impulsionam os pistões e
estes empurram as pastilhas de freio contra a pista, freando a rotação do aerogerador.
O Multiplicador de engrenagem (gearbox) é o responsável por transmitir a
potência e aumentar a velocidade que vem do eixo lento para o eixo que liga o gerador
por meio de acoplamento elástico. A gearbox apresenta uma lubrificação feita através
1 Modo de ataque ou defesa diz respeito à angulação das pás, no qual acontece o choque
com o vento.
12
de bombas que injetam óleo sobre pressão. Este é um dos componentes que têm
maior desgaste de acordo com (Trajano, 2017 apud Greco, 2011). Segundo os
autores, a durabilidade e a eficiência dessas engrenagens são bastantes
comprometidas devido ao atrito intenso, já que os dentes das engrenagens correm
em contato direto, onde transmitem a potência, ocasionando perda de material
provocado pelo desgaste. (Trajano, 2017 apud Koda, 2009), classificam os
mecanismos de desgaste que acontecem nas engrenagens - que acabam sendo
alguns dos principais responsáveis pela quebra prematura do componente, são elas:
fadiga de contato, abrasão, adesão, deformação plástica e corrosão.
Já o gerador elétrico, é o responsável por transformar a energia cinética que
chega no eixo multiplicado em energia elétrica. Posteriormente esta energia é enviada
para a subestação do parque eólico (SPINO, 2019). O parque eólico estudado na
presente pesquisa conta com o modelo doubly-led eletric machine (DFIG), um gerador
de indução duplamente alimentado através de um conversor de baixa tensão de
corrente alternada e corrente contínua.
O anemômetro é o responsável por medir a velocidade do vento na região que
está localizado e se encontra na parte superior da nacele (SPINO, 2019). Por fim,
existe a biruta (wind vane) que é um sensor, onde identifica a direção que está o vento
na região, posteriormente é enviado o comando para o yaw rotacionar a nacele.
Detalhados os componentes e o modo de funcionamento do aerogerador eólico, o
estudo prossegue explicando sobre a lubrificação, tipos, seus benefícios,
propriedades e aplicações.
2.3 Lubrificação
O objetivo da lubrificação é criar uma película protetora que reduz o atrito e o
desgaste e garantirá uma maior vida útil dos equipamentos e máquinas. O uso correto
da lubrificação é um pré-requisito para garantir menores danos causados por altas
temperaturas, vibrações, corrosão, oxidação e atrito (KARDEC; NASCIF, 2019).
Os lubrificantes mais utilizados são os líquidos, eles têm um baixo índice de
viscosidade e são mais indicados para altas velocidades e altas cargas (SENAI; CST,
1997). Esse tipo de lubrificante também ajuda no controle da temperatura. Já os
lubrificantes sólidos costumam ser empregados como aditivo de lubrificantes líquidos
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ou pastosos e têm uma capacidade de se deformar sob cisalhamento. Os lubrificantes
pastosos, mais conhecidos como graxa, são bastantes viscosos e são preferíveis aos
líquidos para a inserção em peças, devido à natureza fluida dos últimos.
Os lubrificantes nem sempre atendiam as necessidades do equipamento, então
tornou-se necessário aumentar as qualidades fornecidas com uso de algumas
substâncias. Essas substâncias são chamadas de aditivos. Eles também apresentam
um papel de diminuir características não desejadas do lubrificante e intensificar as
desejadas. Cada empresa utiliza tipos de aditivos e lubrificantes diferentes, não se
recomenda o uso de óleos de diferentes marcas, pois pode ocasionar um efeito
adverso. Entre os diversos tipos de aditivos os mais utilizados são o detergente-
dispersante, o antioxidante, o anticorrosivo, a antiferrugem, a extrema pressão, o
antidesgaste, o abaixador do ponto de fluidez, o aumento do índice de viscosidade,
dentre outros (SENAI; CST, 1997).
Afinal, por quê os lubrificantes são tão importantes para a manutenção dos
equipamentos e máquinas na empresa? Esses lubrificantes permitem uma empresa
mais competitiva, pois aumentam a produtividade, reduz custos da manutenção,
máquinas mais seguras e uma maior rentabilidade.
Para a redução dos custos, como falado anteriormente, a lubrificação diminui o
desgaste e aumenta a vida útil dos equipamentos. Apresentando menos defeitos e
com a troca de componentes mais demorada, outro fator que contribui com a redução
dos gastos é a diminuição na quantidade de peças adquiridas e a redução no
armazenamento de componentes no almoxarifado (SALES, 2019)
Segundo Sales (2019), o aumento da produtividade é outro grande benefício
proporcionado por uma boa lubrificação, isto acontece, pois é possível o aumento das
horas de produção das máquinas. Segundo a autora, quando os equipamentos são
bem lubrificados, atendendo o padrão estabelecido pelos manuais dos equipamentos.
A análise de óleo é um dos métodos de monitoramento mais utilizados, uma
ferramenta preditiva que permite a análise das condições do lubrificante em
laboratório. Esta técnica tem como objetivo fazer uma análise das partículas no óleo,
oriundas do desgaste. Dependendo das características do contaminante do óleo é
possível ver o melhor momento para a troca do lubrificante ou até mesmo a mudança
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da peça. Quando se identifica os problemas causados pelo desgaste e o estado de
conservação do lubrificante, a viscosidade e os aditivos, aumenta-se a confiabilidade
dos equipamentos (KARDEC; NASCIF, 2019).
A periodicidade com que ocorre a coleta de óleo para cada máquina é diferente.
Inicialmente é adotada uma periodicidade para fazer a análise, caso o lubrificante
esteja dentro do padrão de uso, pode-se aumentar esse intervalo. Caso apresente um
desgaste em suas características básicas, deve-se diminuir o tempo da coleta de óleo.
É necessário seguir-se um plano de lubrificação. De acordo com Almeida
(2014), o plano de lubrificação é um documento obrigatório que tem como finalidade
registrar todas as máquinas que devem ser lubrificadas, apontando a periodicidade
da lubrificação, qual o tipo de lubrificante, quantidade e outros procedimentos que
devem ser realizados na hora da troca ou do preenchimento. É um documento
extremamente útil no controle e planejamento da manutenção.
Os lubrificantes criam uma película que protege as superfícies que estão em
contato, reduzindo o desgaste. Quando há falta de lubrificação, diversos empecilhos
poderão aparecer, tais como: aumento da temperatura, desgaste, oxidação. A
princípio pode ocorrer o aumento do atrito, que por sua vez pode ocasionar o aumento
do desgaste, causando aquecimento e consequente a dilatação das peças,
desalinhamento, ruídos, grimpagem e até a própria ruptura das peças. Apesar dessa
realidade, muitas empresas deixam a tomada de decisão exclusivamente a cargo da
experiência do lubrificador. Contudo, é enfatizado a importância de um plano de
lubrificação bem desenvolvido, por conta dos cuidados na hora de colocar o
lubrificante para evitar lubrificação em excesso ou inserir contaminantes. Segundo o
autor, existem diversos tipos de contaminantes,tais quais a água, que provoca a
corrosão superficial do componente, a poeira e as partículas do sistema, que
aumentam a velocidade do desgaste.
A escolha do lubrificante é algo que precisa ser feita com bastante cautela, pois
existem diversos tipos e cada um apresenta suas qualidades. Normalmente nos
manuais do fabricante já informam qual lubrificante deve-se usar. Caso seja
necessária a troca do tipo de lubrificante, precisa-se atentar à temperatura máxima de
trabalho; viscosidade; aditivos necessários; pressão máxima de trabalho, entre outros
(SENAI; CST, 1997).
As estratégias de manutenção tornam-se mais notáveis quando os gastos
diminuem devido à redução de paradas prolongadas, de trocas desnecessárias de
peças, de gastos com horas de mão-de-obra, entre outros. Para Silva (2017, p. 60),
“através de uma boa aplicabilidade das estratégias de manutenção é possível prever
o defeito do equipamento meses antes de acontecer a quebra efetiva”.
Ao tratar de manutenção de aerogeradores, é primordial que a mão de obra
seja mais qualificada e que os mantenedores tenham ferramentas mais tecnológicas
e softwares de monitoramento mais avançados. Tudo isso torna os custos dos
parques eólicos bastantes elevados, porém os custos se pagam com a própria
manutenção estratégica.
Os equipamentos dos aerogeradores necessitam de uma periodicidade na
atuação da manutenção para evitar a quebra da máquina. De acordo com Silva (2017)
e Azevedo (2015), existem alguns equipamentos que têm um tempo de parada maior
que o outro e consequentemente aumentam os prejuízos financeiros tanto de
manutenção quanto do lucro cessante. Dentre os componentes com elevado tempo
de parada, os autores citam a caixa multiplicadora de velocidade (gearbox); o gerador;
o sistema de controle yaw; as pás do rotor; o controle pitch, entre outros.
Segundo Azevedo (2015), quanto maior é a potência da turbina eólica, maior
será a taxa de falha, também é destacado que os componentes que têm engrenagens
são os que mais apresentam gastos após a pane. Isso ocorre por conta de o tempo
da máquina parada para o reparo, substituição de peças de grandes dimensões,
desgastes de engrenagens ocasionando travamento e quebra por completo de alguns
componentes.
De acordo com Silva (2017), existem dois tipos de contratos com as empresas
que fazem a manutenção do parque eólico: os contratos para a manutenção
preventiva e os acordos para a manutenção corretiva. Nos contratos também estão
inclusas todas as peças necessárias para troca ou reparo, além da logística e
guindaste caso seja preciso. No documento é formalizado que a empresa responsável
pela manutenção garanta 97% de disponibilidade do parque eólico. Para a
16
manutenção preditiva é feita de fora a parte por empresas que terceirizam este
serviço.
A manutenção corretiva tem como objetivo nos aerogeradores substituir ou
reparar a falha após apresentar um desgaste ou uma pane. Esse tipo de manutenção
pode ser necessário fazer de forma emergencial caso haja a parada da máquina ou
diminua consideravelmente a produção, também pode ser feita de forma planejada,
neste caso pode-se realizar junto com a preventiva ou preditiva na turbina eólica
(SILVA,2017).
Segundo Azevedo (2015), normalmente após a parada da máquina por uma
pane ou falha sendo necessário a atuação de uma manutenção corretiva não
planejada, uma equipe de mantenedores fica de prontidão para intervir o mais rápido
possível, pois o aerogerador já não está mais produzindo energia elétrica. Quando
isto acontece é recomendado que a turbina volte à produção o quanto antes, visto que
quanto mais tempo demora, mais diminui a disponibilidade.
Para Candiotto (2016) e Silva (2017), a manutenção corretiva em turbinas
eólicas é feita de três formas. A primeira é chamada de manutenção de reparo perfeito,
que tem como objetivo reparar ou fazer a troca do componente deixando o
equipamento igual ao original. A segunda, conhecida como manutenção com o
mínimo reparo, tem como propósito sanar a falha para que o equipamento fique em
um estado operativo, porém vale ressaltar que o ativo não volta com a mesma
qualidade original. O terceiro tipo de manutenção corretiva é chamada de reparo
normal, esta tem como alvo apenas o reparo e não eleva a vida útil do equipamento.
A manutenção preventiva tem como objetivo prevenir a falha em aerogeradores
de forma a buscar periodicamente fazer a troca da peça, no qual reduz ou evita uma
falha ou uma queda de desempenho. Essa manutenção é feita previamente
cumprindo um plano elaborado baseado em intervalo de tempo, intervalo de tempo de
operação ou de acordo com a condição. Através de um exemplo com a gearbox de
um aerogerador, Spino (2019) demonstra a importância da verificação periódica do
nível de óleo lubrificante, pois o nível de óleo adequado irá garantir uma boa
lubrificação dos componentes, diminuindo o desgaste. Após essa verificação o
mantenedor estará prevenindo a caixa multiplicadora de engrenagens de defeitos
devido a uma falha na lubrificação.
17
Como foi citado anteriormente, a manutenção preventiva faz parte de um
contrato com a empresa que faz a manutenção do parque eólico, onde é estabelecido
alguns afazeres, dentre eles estão: a mudança de óleo; lubrificação; aperto de
parafusos; medições de valores elétricos e temperaturas; análise de óleo; entre outros
(SILVA, 2017).
Segundo Silva (2017) e Oliveira (2014) existem alguns métodos estatísticos
para o aumento da disponibilidade e a previsão de falhas nos componentes dos
aerogeradores, tais quais, Weibull - que tem como foco análise dos tempos de falha;
Lognormal - que serve para determinar o tempo de reparo e Poisson - que atua com
peças sobressalentes.
Para Silva (2017) e Candiotto (2016), a manutenção preventiva de
aerogeradores pode ser classificada de três formas, são elas:
Manutenção baseada no tempo, que se baseia no intervalo de tempo
para intervir no equipamento.
Manutenção baseada no tempo de operação, que considera o tempo de
operação que o componente do aerogerador passou atuando. Inclusive
para facilitar para o operador, é possível ser monitorado através de um
software de gestão.
Manutenção baseada na condição, que ocorre mediante algum tipo de
condição para atuar no aerogerador. Dentre osgatilhos para a
intervenção estão temperatura e vibração. Esses parâmetros são
tabelados para que quando chegue a um limite máximo os
mantenedores atuem no aerogerador. De acordo com algumas
literaturas, esse tipo de manutenção baseada na condição já faz parte
da manutenção preditiva.
A manutenção preditiva em aerogeradores tem como objetivo monitorar a falha
sem a necessidade de parada da máquina e atuar no momento mais oportuno antes
que ocorra uma falha funcional, ou seja, antes que ocorra a pane ou uma diminuição
significativa da capacidade de produção de energia do aerogerador. Para Silva (2017)
e Azevedo (2015) esse monitoramento é feito por meio de sensores de temperatura,
vibrações, entre outros, distribuídos ao longo de toda turbina eólica. Além do mais,
18
análise de óleo; monitoramento das condições de temperaturas nas cargas rotativas;
medições de desgaste e deformações etc.
Segundo Silva (2017) e Azevedo (2015), o monitoramento e a análise de
temperatura são as atividades que mais acontecem como manutenção preditiva nos
aerogeradores, tendo em vista que essas medições são feitas em cada componente
da turbina para servir como parâmetro e saber a hora exata da intervenção da
máquina. Essa é a parte da manutenção preditiva que mais é feita, pois possuem altas
cargas rotativas que intensificam o desgaste do material e consequentemente
aumentam a temperatura. Segundo os autores, também é realizado o monitoramento
do ambiente interno dos aerogeradores para poder relacionar com a temperatura de
cada componente.
O custo inicial da manutenção preditiva é bastante alto, por necessitar de
mantenedores mais qualificados e da obtenção de instrumentos de medição mais
tecnológicos que possam auferir dados de forma remota ou em campo. No entanto,
ao longo do tempo torna-se muito mais vantajosa a implantação da preditiva do que
uma manutenção corretiva não planejada (SILVA, 2017).
2.3.1 Práticas recomendadas pelo Manual do Aerogerador e pelos Técnicos da
Manutenção de um Parque Eólico no RN
Periodicidade
O Manual do Aerogerador estabelece que diversas atividades de manutenção
preventiva devem ser realizadas em um tempo pré-determinado, tais quais renovação
de graxa, aplicação, limpeza do equipamento, substituição total e complemento do
lubrificante.
Para saber se existe a necessidade de permanência ou troca do lubrificante,
bem como de componentes da máquina, faz-se a análise da graxa. A coleta de graxa
e óleo é realizada pela equipe de manutenção preventiva, porém na literatura é
mostrado como uma função preditiva. Na empresa em análise, é exigido pelo
departamento de engenharia que, antes de fazer a remoção do lubrificante, deve-se
coletar uma amostra e enviar para o laboratório. Após o envio é feita a análise no setor
de engenharia, comparando com alguns parâmetros para serem avaliados os
desgastes do equipamento e se o lubrificante ainda está com suas propriedades
19
dentro do aceitável. Em seguida este setor toma a decisão de troca ou permanência
de lubrificantes e componentes e as informações são passadas para a equipe técnica
e executadas no aerogerador.
torre.
Limpeza
O manual descreve que deve-se realizar a limpeza de forma apropriada,
evitando a contaminação do óleo. Para isso, não se deve manusear diferentes tipos
de lubrificantes na mesma bomba.
Prazo de validade
Antes de iniciar qualquer atividade com uso de lubrificantes, o manual
recomenda verificar o prazo de validade, a fim de inibir o uso de lubrificantes vencidos
e que tenham perdido partes de suas propriedades. Esse é um problema que deve
ser evitado, pois pode passar despercebido facilmente.
Conservação e local apropriado
O manual não menciona o local apropriado para a conservação do lubrificante,
pois essa informação deve ser passada pelos fabricantes dos diversos lubrificantes.
Em geral, uma grande preocupação dos gestores é a conservação do fluido
lubrificante, pois são acondicionados em contêineres que ficam expostos ao sol no
Nordeste, atingindo temperaturas altas, o que pode alterar as propriedades. Na
tentativa de diminuir a temperatura, o contêiner conta com exaustores - grandes
ventiladores que promovem a retirada do ar quente.
Procedimentos com elementos de máquinas
Os elementos mecânicos que mais apresentam desgastes e quebra no
aerogerador são engrenagens, rolamentos e cremalheira, todos eles necessitam de
lubrificação. De acordo com Teles (2019), 34% das falhas em rolamentos estão
ligadas à deficiência na lubrificação, 19% está ligado a contaminação, 20% está
relacionado ao desalinhamento, 19% erros de montagem, 2,8% causado por
20
armazenagem e manuseio inadequado, 5,5% é causado por falhas desconhecida.
Então, falhas ocasionadas por má lubrificação totalizam 53%, sendo este um valor
muito alto para ser tolerado por causa de detalhes na hora da realização da
manutenção.
Nesse sentido, os elementos mecânicos são comumente encontrados no rotor,
sistema de pitch, sistema de yaw, caixa multiplicadora e gerador. O rotor, também
conhecido como main bearing, é ligado às pás em uma ponta e na outra é conectado
ao eixo principal do gerador, sendo responsável por transmitir a energia cinética do
vento. Também conta com dois rolamentos, um traseiro e o outro dianteiro. Esse
equipamento demanda alguns procedimentos de praxe recomendados pelo manual e
existem períodos predeterminados para cada tarefa. Dentre as atividades anuais
estão a inspeção visual de vedação de graxa e coleta de amostra de graxa. As
atividades semianuais referem-se à inspeção visual do sistema de coleta de graxa e
lubrificação dos rolamentos. As tarefas de inspeção visual têm como objetivo localizar
rachaduras, vazamentos de óleos e se há vazamento nos orifícios extratores dos
rolamentos. Também são feitas lubrificações, onde são inseridas 5 kg de graxa no
rolamento dianteiro e 15 kg no rolamento traseiro. Acontece a troca total do lubrificante
a cada 24 meses, no qual deve-se colocar 20 kg no rolamento dianteiro e 30 kg no
rolamento traseiro.
O sistema de pitch, por sua vez, é o responsável por controlar a angulação das
pás da turbina eólica, posicionando em modo ataque ou defesa para diminuir ou
aumentar a velocidade de rotação. Esse sistema é alimentado por AC/DC e é o ponto
de partida de toda a operação, pois o pitch rotaciona as pás com valores de 86º e 90º
e estas rotacionam o rotor dando início ao sistema de geração de energia. De acordo
com o manual, deve ser feita a troca de óleo a cada 5 anos na parte do hub, esta
tarefa é realizada manualmente. Os rolamentos têm 12 pontos que servem para
lubrificação, no qual é dividido 4,2 kg em todos os acessos em quantidades iguais.
São lubrificados semestralmente por meio de uma bomba sobre alta pressão. A coroa
e a cremalheira do sistema devem receber 1 kg cada de graxa semestral.
O sistema de yaw é o responsável pela direção e orientação da nacele,
rotacionando horizontalmente para posicionar no sentido do fluxo de vento. Quando o
controlador da turbina recebe informações do anemômetro e biruta envia estas para
21
que o sistema de orientação se movimente, a fim de que esteja sempre na melhor
posição possível, para que assim possa ter o melhor desempenho e evite possíveis
turbulências. De acordo com o manual, a manutenção preventiva na lubrificação
acontece da seguinte forma: no redutor do yaw deve ser feita a inspeção visual do
nível de óleo a cada dois anos e a tarefa de troca de óleo a cada 60 meses, onde é
removido todo o lubrificante e inserido novos 11 litros. Para as pastilhas de
deslizamento superior e inferior, semestralmente insere-se 2 kg e 1 kg de graxa,
respectivamente. A lubrificação do pino-guia, que funciona como um freio mecânico,
é feita semestralmente. No sistema hidráulico o óleo é trocado a cada 60 meses e
para completar o nível é feito semestralmente com 20 a 40 kg de óleo dependendo do
tipo. Para a coroa necessita ser colocado 1 kg de graxa, no qual é enfatizado que deve
ser removida toda e qualquer sujeira ou partícula na coroa e ativar o sistema para ir
rotacionando enquanto é lubrificado todas as partes.
A caixa multiplicadora de engrenagem, também conhecida por gearbox, é
responsável por transmitir a potência e aumentar a velocidade que vem do eixo lento
para o eixo que liga o gerador por meio de acoplamento elástico. Este componente
chega a custar quase um terço do valor do aerogerador e apresenta uma das maiores
taxas de desgaste, visto que o atrito é bastante alto porque transmite a potência e
aumenta a velocidade com contato direto entre as engrenagens. Sendo assim, é de
extrema importância manter a lubrificação corretamente da caixa multiplicadora, pois
além de apresentar um valor altíssimo, a logística para troca do componente é muito
cara por causa das suas dimensões, além da necessidade de contratar empresas
terceirizadas com mão de obra bastante qualificada. De acordo com o manual, a coleta
para fazer análise de óleo necessita ser feita anualmente. Todas as inspeções visuais
para verificar filtros ou se há vazamento no sistema de lubrificação e refrigeração
como mangueiras, vedações e tubulações deve ser feito todos os anos. O lubrificante
deve ser trocado a cada 60 meses e para completar o nível de óleo é recomendado
que seja semestralmente, a quantidade de lubrificante que pode ter no sistema
dependendo do tipo pode variar de 280 a 490 litros.
O gerador elétrico, responsável por transformar a rotação que chega através
do eixo multiplicado da gearbox em energia elétrica, possui 2 rolamentos, sendo um
dianteiro e outro traseiro. O manual recomenda inserir 200 gramas de graxa em cada
rolamento semestralmente, de forma manual ou utilizando a bomba. Os rolamentos
22
possuem um ponto por onde deve ser inserida a graxa. O gerador elétrico também
conta com um sistema de refrigeração que utiliza glicol, no qual deve ser completado
semestralmente.
Mão-de- obra qualificada
O manual analisado não faz menção a características da mão-de-obra. Porém,
a literatura demonstrada em capítulos anteriores, ressalta que para executar
atividades de manutenção em aerogeradores, é imprescindível que os profissionais
sejam bastante qualificados.
3 Metodologia
Estudou-se como se dá a lubrificação de aerogeradores, como forma de
manutenção preventiva. Essa escolha se deve ao fato de o uso do lubrificante de
forma e quantidade correta é importante para qualquer máquina, de modo que cria
uma película protetora para garantir menores danos causados pelo atrito entre as
superfícies, temperaturas, vibrações, corrosões e oxidações. A lubrificação também
permite uma empresa mais competitiva, pois aumentam a produtividade, reduz custos
de manutenção, máquinas mais seguras, além de ter um desgaste mínimo,
aumentando a vida útil do componente.
A coleta de dados foi feita através da pesquisa de materiais bibliográficos como
livros, artigos periódicos, monografias e dissertações. Na pesquisa foi dada a
preferência aos recursos com maior relevância e quantidade de citações. Além disso,
utilizou-se como fontes documental o manual do aerogerador, analisando as
recomendações da quantidade de lubrificante e as atividades de lubrificação para, em
seguida, comparar as recomendações com os depoimentos de técnicos responsáveis
pelas manutenções dos aerogeradores, colhidos por meio de formulário.
Foi feito um estudo de caso, averiguando se as condições encontradas na
empresa no que tange à lubrificação de aerogeradores estavam de acordo com as
recomendações do manual de manutenção do aerogerador. Por fim foi criado um
plano de manutenção com objetivo de diminuir a quantidade de falhas causadas pela
deficiência na lubrificação.
Para coleta de dados, controle e planejamento foi utilizado o software de dados
com objetivo de minimização dos custos, além de atender totalmente as necessidades
em um primeiro momento.
3.1 Plano de Manutenção
1º Etapa: cadastro e hierarquização dos ativos.
Essa etapa foi para a organização dos principais componentes do aerogerador,
no qual criou-se uma identidade, a tag. Foi adicionado junto ao tagueamento a ficha
técnica disponibilizada pelo fabricante da turbina eólica. Para finalização da primeira
etapa, realizou-se a criação de uma matriz de criticidade, onde apontou-se a
24
prioridade para a manutenção de cada ativo. Essa matriz foi dividida em níveis a, b e
c, no qual é classificado respectivamente como: equipamentos mais importantes;
importância intermediária e menor importância. Para criação da matriz, foi necessária
toda a equipe técnica, para a identificação de cada componente junto com a
importância do equipamento na produção de energia. O intuito da criação da matriz
foi para identificação da criticidade de cada componente, mas a parada de qualquer
ativo no aerogerador se faz necessário a interrupção total da máquina para realização
da manutenção corretiva.
2º Etapa: coleta de dados.
No primeiro momento dessa etapa, foi readequado o modo de solicitação de
serviço, no qual disponibilizou-se uma planilha, sincronizada com o armazenamento
na nuvem no aplicativo box. Logo após a solicitação de serviço é feito um fluxograma
(fluxograma 1) da seguinte forma:
Fluxograma 1 – solicitação e procedimento da manutenção.
Fonte: elaborado pelo autor.
3º Etapa: planejamento da manutenção.
Essa etapa foi criada por toda equipe, no qual desenrolou-se um planejamento
para manutenção. Assim como Teles (2019), sugere, no primeiro momento realizou-
se uma análise dos modos e efeitos de falhas FMEA com objetivo de descobrir quais
falhas ameaçam, como surgem e suas consequências. O FMEA é uma ferramenta
bastante utilizadas pela maioria das empresas que lideram o mercado, normalmente
o setor de planejamento e controle da manutenção se encarrega de fazer sua
aplicação. Para facilitação do entendimento de como realizou-se esta etapa, foi criado
um fluxograma (fluxograma 2), na qual detalha-se o passo a passo.
Fluxograma 2 – Aplicação do FMEA
Fonte: Elaborado pelo autor.
26
Para calcular o risk priority number (RPN), são inseridos notas e o significado
pelos mantenedores para a severidade, ocorrência e detecção (figura 4), no qual
serão multiplicados na planilha do FMEA (figura 5) e identificados quais apresentam
a maior prioridade.
Fonte: elaborado pelo autor com base na tabela original.
Figura 5 – Planilha do FMEA
4º Etapa: Programação da manutenção
No primeiro momento dessa etapa, foi traçado um cronograma de 3 meses de
antecedência, para enxergar o quanto estava comprometida a mão de obra para
27
aquela data. Logo após, foi criado uma programação, faltando um mês para a
execução, no qual prepara todas as possíveis atividades para a equipe de
manutenção preventiva. Por fim, faz-se uma programação semanal, onde é criado a
ordem de serviço do que realmente vai ser feito ao longo de toda a semana, com base
na priorização da criticidade.
Para controle da manutenção foi utilizado quatro indicadores, nos quais,
serviram para facilitar a tomada de decisão. Esses parâmetros são de extrema
importância, pois nos permite perceber se as decisões tomadas estão certas ou
erradas. O primeiro indicador utilizado é o MTBF, onde permitiu saber o tempo médio
entre as falhas, no qual a manutenção preventiva pôde atuar, evitando a quebra do
componente ou diminuição da produção de energia do aerogerador. O segundo
indicador é o MTTR, este por sua vez mostrou-se o quanto de tempo estava sendo
gasto para reparo do componente. O terceiro indicador foi a disponibilidade, no qual
mostrou a probabilidade de a máquina continuar gerando por um determinado período
de tempo. Por fim, calculou-se a confiabilidade, onde foi mostrado a probabilidade do
aerogerador desempenhar sua função durante um dado intervalo de tempo. Era
possível calcular a frequência das atividades de inspeção, a frequência das atividades
de substituição de troca de peça e a frequência das atividades de lubrificação de
rolamentos, porém o manual do aerogerador informava a quantidade e periodicidade
destas tarefas.
6º Etapa: Melhoria contínua
Para finalização das seis etapas foi mantido o ciclo de melhoria contínua que
já estava em prática na empresa. Este ciclo é o plan, do and review (PDR), que
significa planejar, executar e revisar. Tem como objetivo o aperfeiçoamento das
atividades, no auxílio a execução da estratégia já existente, criada ao longo do plano
de manutenção.
4 Análise e discussões
Inicialmente foi criado um plano de manutenção para todas as partes do
aerogerador na intenção de diminuir as paradas e aumentar a disponibilidade e a
confiabilidade do parque eólico. Foi visto internamente na empresa que o sistema, no
qual apresentava mais falhas, era o redutor do yaw. Esse componente contém alguns
elementos de máquinas como: engrenagens e rolamentos, na qual possui um grande
desgaste devido a altas cargas rotativas. Irá ser mostrado ao longo dos resultados e
discussões como foi executado o plano de manutenção, onde diminuiu-se a
quantidades de paradas na produção ocasionadas pela falha do componente. Para os
projetos de aerogeradores, normalmente os ativos são dimensionados para uma
duração de 20 anos, porém quando se tem uma manutenção preventiva deficiente a
vida útil pode cair consideravelmente em sua consequência.
Foi percebido pela análise de óleo que o redutor do yaw da torre 8, estava
apresentando um desgaste bastante considerável conforme apresentado na figura 6.
Segundo o laudo na parte de ação recomendada é apresentado que o teor de cobre
está elevado quando comparado a aplicações similares. Também foi informado que o
teor de elementos de desgaste não condena a carga de óleo, porém é proveniente de
desgastes anormais no equipamento que devem ser investigados. Por fim é solicitado
para que realize alguma ação e posteriormente deve-se encaminhar a uma nova
análise de óleo.
Inicialmente identificou-se pela equipe que tinha uma engrenagem planetária
com bastante desgaste e trincas na qual foi realizado a troca do componente e do
lubrificante, logo após foi montado um plano de manutenção para o redutor do yaw,
na qual pretendia-se diminuir a incidência de falha apresentada pelo componente.
Para facilitação da tomada de decisão foi dado mais notoriedade para as análises de
óleos que vinham sendo coletadas pela equipe de manutenção preventiva.
29
Figura 6 – Análise de óleo antes da troca da engrenagem planetária.
4.1 Aplicação do plano de manutenção
Para o plano de manutenção na primeira etapa foi organizado, de acordo com
o cadastro e hierarquização, na qual identificou-se com a tag de todos os ativos dentro
do aerogerador. As informações consideradas relevantes como: localização, dados
das manutenções e ficha técnica, identificados a partir da tag que tem um QRCode,
foram armazenadas na planilha de Excel no box. Na matriz de criticidade, onde foram
ordenados os componentes que devem receber prioridades. Para a segunda etapa foi
colhido os dados da manutenção após sua realização, no qual essas informações
foram juntas com a primeira etapa.
30
31
Na terceira etapa foi criado um FMEA dos principais sistemas do aerogerador,
onde foi identificado o modo e efeito da falha, a nota dada para o nível de dificuldade
de detecção, severidade e ocorrência, sendo logo após feito o cálculo do RPN. Na
figura 6, foi feito a aplicação do FMEA para o sistema de yaw, onde foram apontados
os elementos que possuem uma maior prioridade na manutenção preventiva.
Na quarta etapa foi feito a programação trimestral das atividades por toda
equipe, com objetivo de ver o quanto está comprometida os próximos 3 meses.
Faltando um mês para as tarefas é feito o plano mensal como é mostrado na figura 8.
Figura 8 – Plano mensal da manutenção preventiva.
Faltando uma semana para a realização das atividades, os líderes
responsáveis pela manutenção do parque, definem as equipes e prioridades das
tarefas que serão feitas em cada torre eólica.
A figura 9 complementa o plano mensal, na qual especifica todas as atividades
realizadas pela manutenção preventiva.
A quinta etapa deu-se o controle da manutenção por meio de indicadores, no
qual auxiliou na tomada de decisões.
Aplicação do MTBF no redutor do yaw:
= ó
ú çã (

)
≈ 30∗24 ∗9 +30∗24∗7+30∗24∗8
3
≈ 5760 ≈ 240 ≈ 8
De acordo com o MTBF, foi visto que o momento mais oportuno para fazer a
manutenção preventiva é antes dos 8 meses.
Aplicação do MTTR no redutor do yaw:
33
ú çõ (
3 ≈ 6,66
⁄
Através desse indicador é possível ver que o tempo médio que teremos
de lucro cessante é de 6,66 horas.
Aplicação da disponibilidade inerente no redutor do yaw:
% =
O redutor é um item que estava apresentando quebra frequentemente,
porém tem o tempo médio de reparo baixo, isso faz com que garanta uma boa
disponibilidade.
() = −
1

(240) = −4,17∗10−3∗240 ≈ 0,37 ≈ 37 %
Se o cálculo for feito com o total de dias fornecido pelo MTBF, tem-se
aproximadamente 37% de confiabilidade para operar nos próximos 240 dias. Esse
valor de confiabilidade é muito baixo para um ativo, pois de acordo com a literatura
recomenda-se uma porcentagem bem maior, para não oferecer risco de falha do
redutor, ocasionando a parada de geração de energia. Assim, foi diminuído o tempo
para a execução da manutenção, evitando a parada da máquina, melhorando o MTBF
e consequentemente a confiabilidade.
Após o cálculo dos indicadores, pôde-se definir a periodicidade na qual a
manutenção preventiva deve atuar no redutor. De acordo com o MTBF, o melhor
34
momento para a execução da manutenção é antes dos 8 meses. Foi adotado uma
periodicidade de 7 meses, onde é feito a inspeção visual, coleta da análise de óleo e
reabastecimento do lubrificante. Por fim, após a troca da engrenagem planetária e o
lubrificante, foi realizado mais duas coletas de óleo na figura 10, onde é informado no
último laudo que a carga de óleo e o sistema representados pela amostra, estão em
condições de permanecerem em serviço. Também foi solicitado que se deve continuar
coletando o lubrificante para fazer a análise de acordo com plano atual de
monitoramento.
Figura 10 – Análise de óleo após a aplicação do plano de manutenção
35
Na figura 11 é representado o gráfico da amostra de cobre de antes e depois
da aplicação do plano de manutenção, onde foi percebido um baixo teor de cobre.
Após o plano a torre 8 não teve mais registro de parada ocasionada por qualquer tipo
de falha no redutor do yaw.
Figura 11 – Análise de óleo com amostra de cobre antes e depois do plano
de manutenção.
13,00
25,00
C o
b re
5 Considerações Finais
A manutenção é uma atividade que trabalha estrategicamente a fim de evitar a
parada e a diminuição da produtividade da máquina, atuando de forma planejada,
controlada e dando assistência técnica necessária. Sobretudo em aerogeradores, é
necessário ter uma produção efetiva do Parque, tornando essa manutenção ainda
mais essencial para prevenir eventuais problemas e garantir a confiabilidade e
disponibilidade das turbinas eólicas.
Dessa forma, o presente trabalho logrou criar um plano de manutenção no
redutor do yaw para diminuir as falhas existentes evitando a parada do equipamento.
Também foi chamada a atenção dos agentes para as escolhas e ações que estão
tomando de maneira que possam protagonizar o papel de excelentes mantenedores,
aumentando a vida útil dos aerogeradores, no qual resultará na diminuição
significativa de manutenções corretivas ocasionadas pela falha prematura dos
componentes.
37
ALMEIDA, Paulo Samuel de. Manutenção mecânica industrial: conceitos básicos e
tecnologia aplicada. 1. ed. São Paulo: Érica, 2014. 256 p.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT. NBR 5462: 1994.
Confiabilidade e Mantenabilidade. Rio de Janeiro: ABNT, 1994.
AZEVEDO, Henrique Dias Machado de. Um Método para Identificação de Falhas
em Componentes e Subcomponentes de Turbinas Eólicas Através de
Monitoramento de Condição Baseado em Vibração. Orientador: Dr. Nadège
Sophie Bouchonneau da Silva. 2015. 127 f. Trabalho de conclusão de curso (Pós-
Graduação) - Engenharia Mecânica, Recife, 2015.
CABRAL, Isabel Cavalcanti. Especificação e Análise das avarias que influenciam
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(Ensino Superior) - Engenharia Mecânica da Universidade Federal do Rio Grande do
Norte, Natal, 2015.
CANDIOTTO, Daniel Ferreira. Interferência do desempenho da manutenção de
aerogeradores utilizando dados de operação. Orientador: Dr. José Kimio Ando D.
Sc. 2016. 65 f. Trabalho de conclusão de curso (Ensino Superior) - Engenharia de
Produção da Universidade Federal Fluminense, Niterói, 2016.
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA
COORDENAÇÃO DO CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
Natal, 16 de setembro de 2021.
Ao(s) décimo sexto dia(s) do mês de setembro do ano de dois mil e vinte
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Emitido em 16/09/2021
ATA DE DEFESA DE TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Nº 2/2021 - LAB-METROL
(14.20.02)
(Assinado digitalmente em 16/09/2021 16:25 ) EVANS PAIVA DA COSTA FERREIRA
PROFESSOR DO MAGISTERIO SUPERIOR MEC/CT (14.20)
Matrícula: 1064594
PROFESSOR DO MAGISTERIO SUPERIOR MEC/CT (14.20)
Matrícula: 1150023 (Assinado digitalmente em 16/09/2021 11:33 )
KLEIBER LIMA DE BESSA PROFESSOR DO MAGISTERIO SUPERIOR
MEC/CT (14.20) Matrícula: 2654020
Para verificar a autenticidade deste documento entre em https://sipac.ufrn.br/documentos/ informando seu número: 2,
ano: 2021, tipo: ATA DE DEFESA DE TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO, data de emissão: 16/09
/2021 e o código de verificação: 6bd01a71c1
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE SISTEMA INTEGRADO DE PATRIMÔNIO, ADMINISTRAÇÃO E CONTRATOS
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